更精确地定位和追踪大脑信息流，功能性MRI脑成像分辨率提高十倍

一朵奇葩阳

科技日报记者 张梦然
美国加州大学伯克利分校团队开发出一种超高分辨率7 T磁共振成像（MRI）扫描仪，其记录的细节比当前7T扫描仪多出10倍，比当前大多数医院使用的主流3T扫描仪多出至少50倍以上。这一显著提升意味着，科学家可看到功能性MRI（fMRI）的细节宽度小至0.4毫米，而当今标准细节宽度要达到2到3毫米。研究成果27日发表在《自然·方法学》上。

使用更高分辨率的下一代7T MRI（左）与传统7T扫描仪（中）和标准3T医院扫描仪（右）进行的人脑扫描的比较。凭借更高的分辨率，神经科学家可更精确地定位大脑中的信号（橙色），以了解正常的大脑回路以及与大脑疾病相关的变化。
图片来源：加州大学伯克利分校/先进MRI技术公司
现今核磁共振成像的速度依然不够快，科学家无法看到信息从大脑的一个区域怎样传递到另一个区域。更高空间分辨率的扫描仪则可识别大脑皮层不同深度的活动，通过区分皮层不同细胞层的活动来间接揭示大脑回路。
神经科学家发现，在视觉大脑区域中，浅层和最深层的皮层包含“自上而下”的回路，它们从较高的皮层大脑区域接收信息，而中层皮层则接收来自大脑视觉区域的信息。通过将fMRI活动精确定位到皮层的特定深度，神经科学家可追踪整个大脑和皮层的信息流。
“下一代（NexGen）7T扫描仪”的设计采用大幅改进的梯度线圈和更大的接收器阵列线圈（用于检测大脑信号），同时保持在人体神经元刺激阈值以下。扫描仪用128通道接收器系统取代了标准的32通道，能在皮层以更高的信噪比实现更快的数据采集。
新的硬件技术提供的3D图像分辨率比以前的7T扫描仪高10倍，比用于医疗诊断的典型医院3T扫描仪高125倍。
研究人员表示，下一代7T扫描仪使他们能在fMRI、扩散和结构成像中以更高的空间分辨率观察不同大脑疾病背后的大脑回路，包括退行性疾病、精神分裂症以及自闭症谱系障碍，从而以更高的粒度进行人类神经科学研究。
总编辑圈点：
磁共振，临床上常用的一种影像学检查手段。一般来说，要提高磁共振检查的成像质量，就要加大磁场强度，提高收集到的信号强度。此次，科研人员改进了扫描仪和接收器的线圈，实现更快和更高质量的数据采集。更快，意味着能记录下一些瞬时活动；更高质量，则意味着能分辨出更多细节。大脑功能复杂，区域和区域之间一直在不断传递信息，更好的成像技术，对研究大脑疾病甚至是大脑本身的运作方式都有重要意义。
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